CN112304497A - 一种矿车湿式制动器惯性试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种矿车湿式制动器惯性试验台,属于制动器惯性台架技术领域,主要由惯性加载单元、齿轮箱、试验单元、液压站和电控系统组成。其功能主要用于矿上车轮湿式制动器的性能测试。试验台有二个输出轴,可供不同扭矩和转速的测试。由于采用减速机构,使得惯性飞轮加载系统小惯量满足大载荷的加载。惯量的电模拟补偿功能进一步提高了加载的精度,使其成为一种先进的湿式制动器惯性试验台。
Description
技术领域
本发明属于制动器惯性台架技术领域,具体涉及一种矿山车辆湿式制动器惯性台架试验台。
背景技术
制动器性能是制约矿车安全运行的重要因素。矿用运载车辆具有装载量大,车速低,道路崎岖不平、坡度大、长距离下坡等特点,使得其制动惯量和扭矩都较普通运载车辆大。由于这一特点,矿车轮边制动器多为湿式多片摩擦片结构,借助润滑油的循环,带走制动热量。
现有常规制动器惯性台架多为干式制动器而设计,无论是转速范围还是惯性加载范围都无法满足低速、大扭矩、大惯量的测试要求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷,本发明提供了一种矿车湿式制动器惯性试验台,该试验台模拟矿车制动时的相关工况参数,对矿车湿式制动器进行性能测试。结合说明书附图,本发明的技术方案如下:
一种矿车湿式制动器惯性试验台,主要由惯性加载单元、齿轮箱、试验单元和液压站。
所述惯性加载单元主要由机座1、主电机2、联轴器3、紧急制动器4、静力矩加载臂5、加载油缸6、右轴承座7、主轴8、惯性飞轮组9、飞轮吊具10、左左轴承座11、轴端法兰 12、扭矩传感器C13、机罩14、电控箱15、操作台16组成;
所述主电机2为交流调速电机,主电机2安装在机座1的工作台面上,联轴器3安装在主电机2的输出轴上,紧急制动器4的制动鼓50安装在联轴器3上,静力矩加载臂5支撑在轴承座7的法兰C51上,法兰C51的外圆一端加工有外齿,联轴器3外圆一端加工有外齿,内齿圈52同心安装在法兰C51和联轴器3的外圆上,加载臂5的另一端装有加载油缸6,实现对主轴的加载。
所述右轴承座7和左轴承座11借助轴承支撑起主轴8,主轴8的中段为对称锥形结构,中间法兰上装有固定飞轮53,飞轮组9借助螺栓54与固定飞轮53固定,飞轮组9与主轴8为锥面配合,飞轮的惯量按等差级数配置,采用可拆装设计,可根据试验需要拆装。
所述主轴8的输出端装有轴端法兰12,轴端法兰12与扭矩传感器C13连接,扭矩传感器C13的另一端与齿轮箱的输入轴17连接,机罩19将整个单元罩住,操作台16装在机座上。
所述的试验单元中包含湿式制动器试件,所述湿式制动器试件与齿轮箱传动连接;所述的液压站用于提供湿式制动器试件所需要的液压压力,同时对湿式制动器试件冷却。
具体地,所述齿轮箱为独立部件,其主要由箱体29、输入轴17、从动轴20、Ⅱ轴24、Ⅲ轴27及各轴的齿轮组成。
所述从动轴20上装有可沿轴上花键移动的齿轮C21、齿轮D22,可分别于输入轴17上的齿轮A18和齿轮B19啮合,实现1:1或1:2传动比的切换;从动轴20上的齿轮E23与Ⅱ轴24上的大齿轮25啮合减速,Ⅱ轴24上的小齿轮26再与Ⅲ轴27上的大齿轮28啮合,再次减速。Ⅱ轴24和Ⅲ轴27作为动力扭矩输出端,其轴端借助法兰A30和法兰B31安装有扭矩传感器A32和扭矩传感器B33。扭矩传感器A32和扭矩传感器B33再分别安装万向传动轴 A34和万向传动轴B35,作为扭矩输出端,与试验单元上的湿式制动器试件连接加载。
所述试验单元还包括:平台36、试件支座37和防护罩38组成;平台36为铸造结构,上表面制成纵横双向梯形槽可供安装固定试件支座37,齿轮箱上的万向传动轴A34或万向传动轴B35与试件制动器连接,组成测试环节,防护罩38可沿设备轴线移动,实现测试部位的安全防护。
被试湿式制动器试件或被试车桥总成固定在试件支座37上,并与万向传动轴A34或万向传动轴B35连接,构成加载系统。选择万向传动轴A34或万向传动轴B35依据所需加载力矩和转速的范围。
本发明中所述液压站主要由油箱39、冷却油泵40、离合油泵41、比例阀42、压力传感器43、流量计44和油温传感器45组成。油箱39由中间隔板46分成二个储油区域,一个储油区域用于储存制动器的冷却油,另一储油区域用于储存制动器离合用的液压油。
冷却油泵40依次连接一个电磁阀、流量计44连接至被试湿式制动器试件或被试车桥总成的冷却油进油口,另一端通过油路连接至油箱39中用于储存制动器冷却油的部分,冷却油出油口通过油路连接至油箱39中用于储存制动器冷却油的部分,油路安装油温传感器45;
制动器离合液压油通过离合油泵41输送至被试湿式制动器试件或被试车桥总成,通过比例阀42连接一个回路将制动器离合液压油送回油箱39用于储存制动器离合用液压油的部分;回路连接点的下游设有压力传感器43。
所述电控系统主要由变频调速电模拟惯量系统47、计算机系统48组成。变频调速电模拟惯量系统47由电源开关、变频器、PLC控制器、继电器和空气开关等电器元件等组成,安装在电控箱15内部;计算机系统48由显示器、工控机、键盘和鼠标等组成,安装在机座1侧面的操作台16上,编码器49安装在主电机2的内部轴尾端,所述扭矩传感器A32、扭矩传感器B33、编码器49、压力传感器43、油温传感器45和其他信号传感器均分别与计算机系统48信号连接,以将实现检测的信号传输至计算机系统48,用于进一步处理操作。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台通过齿轮箱减速机构使输出轴减速,使输出轴的负载惯量放大至齿轮箱减速比平方的倍数,使输出轴的扭矩放大至减速比的倍数,使得惯性飞轮加载系统小惯量满足大载荷的加载;
2本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台有二个输出轴、二个扭矩传感器,可供不同扭矩和转速的测试。
3本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台具备变频调速电模拟惯量功能,能够实现精确模拟实车制动时的负载惯量,使得飞轮组的分级进一步简化,进而使得试验台结构进一步简化;
4本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台特别适用于针对矿车湿式制动器的研究、生产和质量控制,填补了国内该领域的空白。
附图说明
图1为本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台整体结构示意图;
图2为本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台的左视图;
图3为本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台的俯视图;
图4为本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台的惯性加载单元结构图;
图5为本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台的齿轮箱原理图;
图6为本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台的试验单元和齿轮箱结构图;
图7为本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台的试验单元和齿轮箱结构图的俯视图
图8为本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台的液压站原理图;
图中标记如下:
1-机座, 2-主电机, 3-联轴器, 4-紧急制动器,
5-静力矩加载臂, 6-加载油缸, 7-右轴承座, 8-主轴,
9-惯性飞轮组, 10-飞轮吊具, 11-左轴承座, 12-轴端法兰,
13-扭矩传感器C, 14-机罩, 15-电控箱, 16-操作台,
17-输入轴, 18-齿轮A, 19-齿轮B, 20-从动轴,
21-齿轮C, 22-齿轮D, 23-齿轮E, 24-Ⅱ轴,
25-齿轮F, 26-小齿轮, 27-Ⅲ轴, 28-大齿轮,
29-齿轮箱体, 30-法兰A, 31-法兰B, 32-扭矩传感器A
33-扭矩传感器B, 34-万向传动轴A, 35-万向传动轴B, 36-平台,
37-试件支座, 38-防护罩, 39-油箱 40-冷却油泵,
41-离合油泵, 42-比例阀, 43-压力传感器, 44-流量计,
45-油温传感器, 46-中间隔板, 47-变频调速电模 48-计算机系统,
拟惯量系统,
49-编码器, 50-制动鼓, 51-法兰C, 52-内齿圈,
53-固定飞轮, 54-螺栓。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的技术方案,结合说明书附图,本发明的具体实施方式如下:
本发明提供了一种矿车湿式制动器试验台,特别适用于针对矿车湿式制动器的研究、产品和质量控制。所述试验台由加载单元、齿轮箱、试验单元、液压站和电控系统等5个部分组成。
如图1和图4所示,所述惯性加载单元主要由机座1、主电机2、联轴器3、紧急制动器4、静力矩加载臂5、加载油缸6、右轴承座7、主轴8、惯性飞轮组9、飞轮吊具10、左左轴承座11、轴端法兰12、扭矩传感器C13、机罩14、电控箱15、操作台16组成。
所述机座1为采用焊接制造的箱梁式结构,采用水泥基础安装方式,稳固可靠,内部布置有加强筋,机座1上方设有水平工作台面,所述主电机2为交流调速电机,主电机2安装在机座1的工作台面上,联轴器3安装在主电机2的输出轴上,紧急制动器4的制动鼓50安装在联轴器3上,静力矩加载臂5支撑在轴承座7的法兰C51上,法兰C51的外圆一端加工有外齿,联轴器3外圆一端加工有外齿,内齿圈52同心安装在法兰C51和联轴器3的外圆上,加载臂5的另一端装有加载油缸6,实现对主轴的加载。
所述右轴承座7和左轴承座11安装在机座1的工作台面上,借助轴承支撑起主轴8,主轴8的中段为对称锥形结构,中间法兰上装有固定飞轮53,飞轮组9借助螺栓54与固定飞轮53固定,飞轮组9与主轴8为锥面配合,飞轮的惯量按等差级数配置,可根据试验需要拆装。
所述主轴8的输出端装有轴端法兰12,轴端法兰12与扭矩传感器C13连接,扭矩传感器C13的另一端与齿轮箱的输入轴17连接,机罩19将整个单元罩住,操作台16装在机座上。
如图5和图7所示,所述齿轮箱为独立部件,其主要由箱体29、输入轴17、从动轴20、Ⅱ轴24、Ⅲ轴27及各轴的齿轮组成。
所述从动轴20上装有可沿轴上花键移动的齿轮C21、齿轮D22,可分别于输入轴17上的齿轮A18和齿轮B19啮合,实现1:1或1:2传动比的切换。从动轴20上的齿轮E23与Ⅱ轴24上的大齿轮25啮合减速,Ⅱ轴24上的小齿轮26再与Ⅲ轴27上的大齿轮28啮合,再次减速。Ⅱ轴24和Ⅲ轴27作为动力扭矩输出端,其轴端借助法兰A30和法兰B31安装有扭矩传感器A32和扭矩传感器B33。扭矩传感器A32和扭矩传感器B33再分别安装万向传动轴 A34和万向传动轴B35,作为扭矩输出端,与试验单元上的制动器连接加载。
如图6和图7所示,所述试验单元由平台36、试件支座37、防护罩38组成。平台36为铸造结构,上表面制成纵横双向梯形槽可供安装固定试件支座37,齿轮箱上的万向传动轴A34或万向传动轴B35与试件制动器连接,组成测试环节,防护罩38可沿设备轴线移动,实现测试部位的安全防护。
被试制动器总成或被试车桥总成固定在试件支座37上,并与万向传动轴A34或万向传动轴B35连接,构成加载系统。选择万向传动轴A34或万向传动轴B35依据所需加载力矩和转速的范围。
如图8所示,所述液压站主要由油箱39、冷却油泵40、离合油泵41、比例阀42、压力传感器43、流量计44、油温传感器45等组成。油箱39由中间隔板46分成二个储油区域,一个储油区域用于储存制动器的冷却油,另一储油区域用于储存制动器离合用的液压油。
冷却油泵40依次连接一个电磁阀、流量计44连接至被试湿式制动器试件或被试车桥总成的冷却油进油口,另一端通过油路连接至油箱39中用于储存制动器冷却油的部分,冷却油出油口通过油路连接至油箱39中用于储存制动器冷却油的部分,油路安装油温传感器45;
制动器离合液压油通过离合油泵41输送至被试湿式制动器试件或被试车桥总成,通过比例阀42连接一个回路将制动器离合液压油送回油箱39用于储存制动器离合用液压油的部分;油路中设有压力传感器43。
如图2和图3所示,所述电控系统主要由变频调速电模拟惯量系统47、计算机系统48 组成。变频调速电模拟惯量系统47由电源开关、变频器、PLC控制器、继电器和空气开关等电器元件等组成,安装在电控箱15内部;计算机系统48由显示器、工控机、操作台、键盘和鼠标等组成,安装在机座1侧面的操作台16上,所述编码器49安装在主电机2内部的轴尾端,所述扭矩传感器A32、扭矩传感器B33、编码器49、压力传感器43、油温传感器45 和其他信号传感器均分别与计算机系统48信号连接,以将实现检测的信号传输至计算机系统 48,用于进一步处理操作。
本发明所述矿车湿式制动器惯性试验台的工作过程简述如下:
在所述试验台试验前,先根据试验所需惯量进行计算,装配好飞轮组9上的飞轮,飞轮的惯量按等差级数配置,可根据试验需要拆装,电模拟惯量系统47负责精确调整试验台试验时的实际负载惯量;试验时,计算机系统48发出指令,主电机2驱动主轴8、飞轮组9等轴系相关件旋转;计算机系统48通过控制电控箱15内的变频器实现主电机2的实时调速,并模拟出矿车制动时的车速;齿轮箱输出端按照减速比降速并提高载荷,计算机系统48发出制动指令,安装在试验单元的被试制动器制动,液压站提供被试制动器所需要的液压压力,同时对湿式制动器冷却,主轴8、飞轮9等轴系相关件减速;试验时,计算机系统48通过各传感器汇集、记录制动压力、温度、制动力矩等各项所需参数。
结合上述矿车湿式制动器惯性试验台的具体结构及连接关系,本发明所述试验台的主要技术参数如下:
主电机:功率220kW,380V,1,000r/min,变频调速电机;
惯性加载单元主轴转速:5~1,500r/min;
加载惯量:机械-165kgm2(max)
电模拟-30kgm2(max)
主轴扭矩传感器规格:15,000Nm
齿轮传动比:Ⅰ级-1:1或1:2
Ⅱ级-3.3
Ⅲ级-3.64
输出轴许用扭矩:Ⅱ轴-100,000Nm
Ⅲ轴-300,000Nm
加载惯量:Ⅱ轴≤2,100kgm2(1:1),8,500kgm2(1:2)
Ⅲ轴≤2,700kgm2(1:1),110,000kgm2(1:2)
允许试件尺寸:直径≤1,000mm
长度≤3,600mm。
Claims (6)
1.一种矿车湿式制动器惯性试验台,主要由惯性加载单元、齿轮箱、试验单元和液压站组成;
所述惯性加载单元主要由机座(1)、主电机(2)、联轴器(3)、紧急制动器(4)、静力矩加载臂(5)、加载油缸(6)、右轴承座(7)、主轴(8)、惯性飞轮组(9)、飞轮吊具(10)、左左轴承座(11)、轴端法兰(12)、扭矩传感器C(13)、机罩(14)、电控箱(15)和操作台(16)组成;
所述主电机(2)为交流调速电机,主电机(2)安装在机座(1)的工作台面上,联轴器(3)安装在主电机(2)的输出轴上,紧急制动器(4)的制动鼓(50)安装在联轴器(3)上,静力矩加载臂(5)支撑在轴承座(7)的法兰C(51)上,法兰C(51)的外圆一端加工有外齿,联轴器(3)外圆一端加工有外齿,内齿圈(52)同心安装在法兰C(51)和联轴器(3)的外圆上,加载臂(5)的另一端装有加载油缸(6),实现对主轴的加载;
所述右轴承座(7)和左轴承座(11)借助轴承支撑起主轴(8),主轴(8)的中段为对称锥形结构,中间法兰上装有固定飞轮(53),飞轮组(9)借助螺栓(54)与固定飞轮(53)固定,飞轮组(9)与主轴(8)为锥面配合,飞轮的惯量按等差级数配置,采用可拆装设计,可根据试验需要拆装;
所述主轴(8)的输出端装有轴端法兰(12),轴端法兰(12)与扭矩传感器C(13)连接,扭矩传感器C(13)的另一端与齿轮箱的输入轴(17)连接,机罩(19)将整个单元罩住,操作台(16)装在机座上;
所述的试验单元中包含湿式制动器试件,所述湿式制动器试件与齿轮箱传动连接;所述的液压站用于提供湿式制动器试件所需要的液压压力,同时对湿式制动器试件冷却。
2.根据权利要求1所述的矿车湿式制动器惯性试验台,其特征在于,所述齿轮箱主要由箱体(29)、输入轴(17)、从动轴(20)、Ⅱ轴(24)、Ⅲ轴(27)及各轴的齿轮组成;
所述从动轴(20)上装有可沿轴上花键移动的齿轮C(21)、齿轮D(22),可分别于输入轴(17)上的齿轮A(18)和齿轮B(19)啮合,实现1:1或1:2传动比的切换;从动轴(20)上的齿轮E(23)与Ⅱ轴(24)上的大齿轮(25)啮合减速,Ⅱ轴(24)上的小齿轮(26)再与Ⅲ轴(27)上的大齿轮(28)啮合,再次减速。Ⅱ轴(24)和Ⅲ轴(27)作为动力扭矩输出端,其轴端借助法兰A(30)和法兰B(31)安装有扭矩传感器A(32)和扭矩传感器B(33)。扭矩传感器A(32)和扭矩传感器B(33)再分别安装万向传动轴A(34)和万向传动轴B(35),作为扭矩输出端,与试验单元上的湿式制动器试件连接加载。
3.根据权利要求1所述的矿车湿式制动器惯性试验台,其特征在于,所述试验单元还包括:平台(36)、试件支座(37)和防护罩(38)组成;平台(36)为铸造结构,上表面制成纵横双向梯形槽可供安装固定试件支座(37),齿轮箱上的万向传动轴A(34)或万向传动轴B(35)与试件制动器连接;被试湿式制动器试件或被试车桥总成固定在试件支座(37)上,并与万向传动轴A(34)或万向传动轴B(35)连接,构成加载系统。
4.根据权利要求3所述的矿车湿式制动器惯性试验台,其特征在于,防护罩(38)为多节相套式设计,可沿设备轴线移动。
5.根据权利要求1所述的矿车湿式制动器惯性试验台,其特征在于,本发明中所述液压站主要由油箱(39)、冷却油泵(40)、离合油泵(41)、比例阀(42)、压力传感器(43)、流量计(44)和油温传感器(45)组成。油箱(39)由中间隔板(46)分成二个储油区域,一个储油区域用于储存制动器的冷却油,另一储油区域用于储存制动器离合用的液压油;
冷却油泵(40)依次连接一个电磁阀、流量计(44)连接至被试湿式制动器试件或被试车桥总成的冷却油进油口,另一端通过油路连接至油箱(39)中用于储存制动器冷却油的部分,冷却油出油口通过油路连接至油箱(39)中用于储存制动器冷却油的部分,油路安装油温传感器(45);
制动器离合液压油通过离合油泵(41)输送至被试湿式制动器试件或被试车桥总成,通过比例阀(42)连接一个回路将制动器离合液压油送回油箱(39)用于储存制动器离合用液压油的部分;油路中设有压力传感器(43)。
6.根据权利要求1所述的矿车湿式制动器惯性试验台,其特征在于,所述电控系统主要由变频调速电模拟惯量系统(47)和计算机系统(48)组成;
变频调速电模拟惯量系统(47)安装在电控箱(15)内,用于精确调整主轴的转速和试验台试验时的实际负载惯量;计算机系统(48)安装在机座(1)侧面的操作台(16)上,编码器(49)安装在主电机(2)的内部轴尾端,所述扭矩传感器A(32)、扭矩传感器B(33)、编码器(49)、压力传感器(43)和油温传感器(45)均分别与计算机系统(48)信号连接,以将实现检测的信号传输至计算机系统(48)。
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